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摘要：随着经济的蓬勃发展，电力行业的规模不断扩大，随之而来的能源问题也越来越突出。为了降低电力能源消耗，加强供配电设计中的节能技术水平尤为重要。本文从电力节能设计的重要性和供配电系统总体规划出发，针对供配电设计中节能的方法进行探讨。
关键词：供配电设计；节能方法；重要性；措施
中图分类号：U223文献标识码： A
引言
科学技术发展日新月异,经济发展的速度也在不断加快,在世界范围内能源的使用率不断升高,能源问题已成为全球关注的热点话题。据研究，在世界各国能源消耗总量中，中国位居首位。能源对国民经济发展尤为重要，它直接关系着各行各业的发展。为了保证能源充足，降低我国能源消耗，需要我们在供配电设计中加强节能技术的应用。
一、电力节能设计的重要性
1、节能是实现电力可持续发展的重要保证。
电力工业是资源消耗大户，提高电力生产和使用效率、降低资源消耗，特别是节约和降低水资源、石油、煤的消耗，对我国重要战略资源的节约和优化配置具有重要意义。我国的石油资源，石油开发和生产不能适应经济和社会发展的需要，供需矛盾日益突出，进口量逐年上升。
我国是世界上12个贫水国家之一，年水资源总量2.8万亿立方米，人均水量仅为世界人均水量的1/4，人均淡水资源约2700m3，居世界第84位。2000年全国火力发电总装机中，循环冷却容量和直流冷却容量分别为1.363亿千瓦和1.012亿千瓦，在全国火电年平均利用4700h情况下，不包括直流冷却机组的循环水耗量，年耗水量46亿立方米。全国火力发电取淡水量为586亿立方米，约占工业取水总量(1160亿立方米)的一半。火力发电耗水量占纺织、石油石化、造纸、钢铁、建材和化工等重点行业耗水量(176亿立方米)的26%。
在2020年的9.5亿千瓦～10亿千瓦中，煤电约占6亿千瓦及以上，水电2.5亿千瓦(其中抽水蓄能约2500万千瓦～3000万千瓦)，气电4000万千瓦～6000万千瓦，核电3600万千瓦～4000万千瓦，新能源1500万千瓦～2000 万千瓦。在21世纪前20年，我国要新增装机6.3亿～6.8亿千瓦;再加上老厂的技术改造总计约7亿千万～7.5亿千瓦的建设规模，平均每年新投入的规模在3500万千瓦～3700万千瓦之间。电力建设规模巨大，任务艰巨[1]。
2、更广泛和更有效地使用电力，是降低GDP产值能耗，实现可持续发展经济的要措施。
一次能源转换为电能的比重和电能消费占终端能源消费量的比重已成为衡量一个国家经济发展水平、能源使用效率乃至整个经济效率的高低和环境保护好坏的重要标志。在过去的20年中，电能消费在总一次能源中的比重上升了23.1%，电能在终端能源消费的比重提高了6.39%，能源强度也大大下降。
3、节能是转变电力工业经济增长方式，提高经济效益和竞争力的重要措施。
在新的形势下，随着国民经济和社会发展，传统的产业结构将发生变化，高附加值、低消耗的产业将得到发展，大量设备、技术、工艺落后和浪费资源的企业将被淘汰，单位产值的电耗将趋于下降，为此对电力工业的增长方式将提出新的要求。因此，电力工业发展在保持适度增长的同时，必须切实转变电力增长万式，实现从重视增加数量和规模到重视提高质量效率的转变。
二、供配电系统总体规划
在设计供配电系统的总体方案时,应综合考虑多种因素,主要有负荷分布、用电设备特性、供电距离、用电容量以及负荷性质等因素,然后选择合理的电压等级,进而设计出科学合理的配供电系统方案。在确定变压器的台数和容量时,需要考虑到经济运行和负荷特点的实际情况,对于那些受昼夜和季节性影响较大的负荷,在确定变压器的容量时,需要将负荷计算出来并考虑经济和技术因素。
通常,在减少线路上的电能损耗方面,总变电所和配电所还可以采取减小与负荷中心的距离和减小供电半径的方法来达到降低电能损耗的目的。在供电电压的范围内,利用提高线路的电压等级的方法也有助于减少电能的损耗。然而在提高线路电压等级的情况下,电气设备也需要提高绝缘性能,这样就提高了投资成本。所以,这种方法需要在经济技术对比较为合理的情况下才能实施。
三、供配电设计中节能方法的探讨
1、选择合适的供电电压等级
一般输电线路可输送的电容量和输电线路的电压成正比，所能输送的距离也会相应的越远。而电压相同，输送的容量一般会和输送的距离成反比，即输送的容量越大则输送的距离越短。因此，在供配电系统的设计过程中，必须充分应用这一规律，并根据输送的距离、容量及时调整输电线路的电压，以减少在电力传输过程中的不必要损耗。
2、电气设备的正确选择
在供配电设计过程中，正确的选择电气设备尤为重要，只有选择合适的电气设备才能有效的保证电能质量，从而减少能源消耗问题。
2.1 在电气设备的选择方面，首先要做好选择变压器的选择，变压器是电网的重要电气设备。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在巨大节能潜力。为了减少电力消耗，我们应当选择高效节能变压器，让变压器根据负荷容量、运行时间、改善电能质量等情况做出一定的调整，以科学技术为指导，制定合理的配置方案，减少变压器的电能消耗。
2.2 多采用变频设备。变频器节电可從四个方面论述：第一，软启动，一般交流电动机启动电流为电动机额定电流的6~7倍，变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。第二，一般设计都按照使用时极端条件，因而都留有设计冗余，变频调速可以把这部分冗余节省下来，即负载变化时，变频器进行调速，电动机输出的轴功率相应变化。第三，降低转速，轴功率变小是变频器的主要节电原理，应用变频调速装置节电率可达到50%左右。第四，功率因数高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。
3、选择合适的线路
线路设计时应遵循减少线路损耗的原则。配电线路有电阻，有电流通过时会产生功率损耗。在具体工程中，线路上电流都是固定不变的，要减少线损只能尽量减少线路电阻。线路的电阻，即与导线电阻率、导线长度成正比，与导线截面成反比。因此，要减少电阻值应从以下几个方面考虑：
3.1 尽量选用电阻率较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之；
3.2 尽量减少导线长度。在设计中应尽量走直线少走弯路，变电所应尽可能靠近负荷中心；
3.3 适当增大导线截面。对于较长线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，可从线路长期使用因节约能耗而减少的年运行费用上综合考虑适当增大导线截面。
4、提高供配电系统的功率因数。功率因数提高，可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。
前面提到的输电线路损耗包含线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足设备功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。然而这部分损耗是可以避免的，可以通过一下两种办法来降低损耗：
4.1 减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中，应尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机等，电感性用电设备可选用补偿电容器的用电设备等。
4.2 用静电电容器进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流，从而提高功率因数。在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式[2]。
5、照明设计方面的节能措施
照明节能设计是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中的光能损失，从而最大限度的利用光能。通常照明的节能措施有以下几种：
5.1 充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一。在设计中，电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约人工照明电能。
5.2 <照明设计规范>规定了各种场所的照明标准、视觉要求、照明功率密度等。光源是实施照明节能的核心环节，其效率的高低很大程度上决定了照明系统效率的高低。照明节能设计时光源应根据不同的使用场所，尽可能选择高光效光源，降低照明功率密度值。
5.3 选择灯具时应优先选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具，应注意灯具的配光曲线与房间室形相适应。
推广使用低能耗、性能优的光源用电附件，在附属装置的选择方面主要是针对镇流器的选择。从荧光灯到高强度气体放电灯的高压钠灯、金属卤化物灯等，均需配用镇流器。不同类型的镇流器，其功耗有所不同，照明节能设计应加以考虑并合理的选择。
5.4 改进灯具的控制方式，采用各种节能型开关或装置也是行之有效的节能方法。照明控制应根据建筑物的建筑特点、建筑功能、使用要求等具体情况，对照明系统进行分散、集中、手动、自动等经济实用、合理有效的控制。现有的照明控制方式很多，例如：单灯控制、声光开关控制、调光调压控制、楼宇自控系统控制、智能照明控制系统控制等。智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术，通过对不同工作场所设置多种照明工作模式，达到不同照度要求实现场景控制、定时控制、多点控制，有效地减少灯具工作时间，节省电能[3]。
结束语
在我国能源消耗中，电力资源的消耗所占的比重较大，在供配电设计中实施节能措施十分重要。对于电力企业来说，电力节能的实施有利于电能质量的提高，对优化资源配置也有较高的影响。在供配电设计中，通过优化电力设计、正确选择电气设备、加强照明灯的节能设计等措施，减少了电力能源的消耗，进一步保证了电力行业的稳定发展。
参考文献
[1]李品征.浅谈电力工业实行节能的必要性及目标[J]. 企业导报，2011(10)
[2]李尧森.提高功率因数对节能降耗的作用分析[J].中华纸业，2007(09)
[3]刘家英.建筑照明设计中的节能措施[J].节能，2010(01)
关键词：供配电设计；节能方法；重要性；措施
中图分类号：U223文献标识码： A
引言
科学技术发展日新月异,经济发展的速度也在不断加快,在世界范围内能源的使用率不断升高,能源问题已成为全球关注的热点话题。据研究，在世界各国能源消耗总量中，中国位居首位。能源对国民经济发展尤为重要，它直接关系着各行各业的发展。为了保证能源充足，降低我国能源消耗，需要我们在供配电设计中加强节能技术的应用。
一、电力节能设计的重要性
1、节能是实现电力可持续发展的重要保证。
电力工业是资源消耗大户，提高电力生产和使用效率、降低资源消耗，特别是节约和降低水资源、石油、煤的消耗，对我国重要战略资源的节约和优化配置具有重要意义。我国的石油资源，石油开发和生产不能适应经济和社会发展的需要，供需矛盾日益突出，进口量逐年上升。
我国是世界上12个贫水国家之一，年水资源总量2.8万亿立方米，人均水量仅为世界人均水量的1/4，人均淡水资源约2700m3，居世界第84位。2000年全国火力发电总装机中，循环冷却容量和直流冷却容量分别为1.363亿千瓦和1.012亿千瓦，在全国火电年平均利用4700h情况下，不包括直流冷却机组的循环水耗量，年耗水量46亿立方米。全国火力发电取淡水量为586亿立方米，约占工业取水总量(1160亿立方米)的一半。火力发电耗水量占纺织、石油石化、造纸、钢铁、建材和化工等重点行业耗水量(176亿立方米)的26%。
在2020年的9.5亿千瓦～10亿千瓦中，煤电约占6亿千瓦及以上，水电2.5亿千瓦(其中抽水蓄能约2500万千瓦～3000万千瓦)，气电4000万千瓦～6000万千瓦，核电3600万千瓦～4000万千瓦，新能源1500万千瓦～2000 万千瓦。在21世纪前20年，我国要新增装机6.3亿～6.8亿千瓦;再加上老厂的技术改造总计约7亿千万～7.5亿千瓦的建设规模，平均每年新投入的规模在3500万千瓦～3700万千瓦之间。电力建设规模巨大，任务艰巨[1]。
2、更广泛和更有效地使用电力，是降低GDP产值能耗，实现可持续发展经济的要措施。
一次能源转换为电能的比重和电能消费占终端能源消费量的比重已成为衡量一个国家经济发展水平、能源使用效率乃至整个经济效率的高低和环境保护好坏的重要标志。在过去的20年中，电能消费在总一次能源中的比重上升了23.1%，电能在终端能源消费的比重提高了6.39%，能源强度也大大下降。
3、节能是转变电力工业经济增长方式，提高经济效益和竞争力的重要措施。
在新的形势下，随着国民经济和社会发展，传统的产业结构将发生变化，高附加值、低消耗的产业将得到发展，大量设备、技术、工艺落后和浪费资源的企业将被淘汰，单位产值的电耗将趋于下降，为此对电力工业的增长方式将提出新的要求。因此，电力工业发展在保持适度增长的同时，必须切实转变电力增长万式，实现从重视增加数量和规模到重视提高质量效率的转变。
二、供配电系统总体规划
在设计供配电系统的总体方案时,应综合考虑多种因素,主要有负荷分布、用电设备特性、供电距离、用电容量以及负荷性质等因素,然后选择合理的电压等级,进而设计出科学合理的配供电系统方案。在确定变压器的台数和容量时,需要考虑到经济运行和负荷特点的实际情况,对于那些受昼夜和季节性影响较大的负荷,在确定变压器的容量时,需要将负荷计算出来并考虑经济和技术因素。
通常,在减少线路上的电能损耗方面,总变电所和配电所还可以采取减小与负荷中心的距离和减小供电半径的方法来达到降低电能损耗的目的。在供电电压的范围内,利用提高线路的电压等级的方法也有助于减少电能的损耗。然而在提高线路电压等级的情况下,电气设备也需要提高绝缘性能,这样就提高了投资成本。所以,这种方法需要在经济技术对比较为合理的情况下才能实施。
三、供配电设计中节能方法的探讨
1、选择合适的供电电压等级
一般输电线路可输送的电容量和输电线路的电压成正比，所能输送的距离也会相应的越远。而电压相同，输送的容量一般会和输送的距离成反比，即输送的容量越大则输送的距离越短。因此，在供配电系统的设计过程中，必须充分应用这一规律，并根据输送的距离、容量及时调整输电线路的电压，以减少在电力传输过程中的不必要损耗。
2、电气设备的正确选择
在供配电设计过程中，正确的选择电气设备尤为重要，只有选择合适的电气设备才能有效的保证电能质量，从而减少能源消耗问题。
2.1 在电气设备的选择方面，首先要做好选择变压器的选择，变压器是电网的重要电气设备。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在巨大节能潜力。为了减少电力消耗，我们应当选择高效节能变压器，让变压器根据负荷容量、运行时间、改善电能质量等情况做出一定的调整，以科学技术为指导，制定合理的配置方案，减少变压器的电能消耗。
2.2 多采用变频设备。变频器节电可從四个方面论述：第一，软启动，一般交流电动机启动电流为电动机额定电流的6~7倍，变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。第二，一般设计都按照使用时极端条件，因而都留有设计冗余，变频调速可以把这部分冗余节省下来，即负载变化时，变频器进行调速，电动机输出的轴功率相应变化。第三，降低转速，轴功率变小是变频器的主要节电原理，应用变频调速装置节电率可达到50%左右。第四，功率因数高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。
3、选择合适的线路
线路设计时应遵循减少线路损耗的原则。配电线路有电阻，有电流通过时会产生功率损耗。在具体工程中，线路上电流都是固定不变的，要减少线损只能尽量减少线路电阻。线路的电阻，即与导线电阻率、导线长度成正比，与导线截面成反比。因此，要减少电阻值应从以下几个方面考虑：
3.1 尽量选用电阻率较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之；
3.2 尽量减少导线长度。在设计中应尽量走直线少走弯路，变电所应尽可能靠近负荷中心；
3.3 适当增大导线截面。对于较长线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，可从线路长期使用因节约能耗而减少的年运行费用上综合考虑适当增大导线截面。
4、提高供配电系统的功率因数。功率因数提高，可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。
前面提到的输电线路损耗包含线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足设备功能所必须的，是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。然而这部分损耗是可以避免的，可以通过一下两种办法来降低损耗：
4.1 减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中，应尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机等，电感性用电设备可选用补偿电容器的用电设备等。
4.2 用静电电容器进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流，从而提高功率因数。在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式[2]。
5、照明设计方面的节能措施
照明节能设计是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中的光能损失，从而最大限度的利用光能。通常照明的节能措施有以下几种：
5.1 充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一。在设计中，电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约人工照明电能。
5.2 <照明设计规范>规定了各种场所的照明标准、视觉要求、照明功率密度等。光源是实施照明节能的核心环节，其效率的高低很大程度上决定了照明系统效率的高低。照明节能设计时光源应根据不同的使用场所，尽可能选择高光效光源，降低照明功率密度值。
5.3 选择灯具时应优先选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具，应注意灯具的配光曲线与房间室形相适应。
推广使用低能耗、性能优的光源用电附件，在附属装置的选择方面主要是针对镇流器的选择。从荧光灯到高强度气体放电灯的高压钠灯、金属卤化物灯等，均需配用镇流器。不同类型的镇流器，其功耗有所不同，照明节能设计应加以考虑并合理的选择。
5.4 改进灯具的控制方式，采用各种节能型开关或装置也是行之有效的节能方法。照明控制应根据建筑物的建筑特点、建筑功能、使用要求等具体情况，对照明系统进行分散、集中、手动、自动等经济实用、合理有效的控制。现有的照明控制方式很多，例如：单灯控制、声光开关控制、调光调压控制、楼宇自控系统控制、智能照明控制系统控制等。智能照明控制系统利用计算机技术和网络通信技术、现代控制技术，通过对不同工作场所设置多种照明工作模式，达到不同照度要求实现场景控制、定时控制、多点控制，有效地减少灯具工作时间，节省电能[3]。
结束语
在我国能源消耗中，电力资源的消耗所占的比重较大，在供配电设计中实施节能措施十分重要。对于电力企业来说，电力节能的实施有利于电能质量的提高，对优化资源配置也有较高的影响。在供配电设计中，通过优化电力设计、正确选择电气设备、加强照明灯的节能设计等措施，减少了电力能源的消耗，进一步保证了电力行业的稳定发展。
参考文献
[1]李品征.浅谈电力工业实行节能的必要性及目标[J]. 企业导报，2011(10)
[2]李尧森.提高功率因数对节能降耗的作用分析[J].中华纸业，2007(09)
[3]刘家英.建筑照明设计中的节能措施[J].节能，2010(01)